Menu
menu

Ansäuerung von Gülle und Gärrückständen während der Aufbringung in wachsende Bestände (Projekt: Säure+ im Feld)

Hintergrund – Ammoniakemissionen in der Landwirtschaft

Aufgrund der europaweit geltenden NEC-Richtlinie für die Luftreinheit (Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen für bestimmte Luftschadstoffe 2001/81/EG) ist Deutschland dazu verpflichtet, die Ammoniakemissionen bis 2030 um 29 % im Vergleich zum Referenzjahr 2005 zu senken. Mit einem Anteil von rund 95 % ist die Landwirtschaft in Deutschland die bedeutendste Quelle für Ammoniak (NH3). Dabei entstehen etwa 40 % der jährlichen Ammoniakemissionen in der Landwirtschaft während der Ausbringung von organischen Düngemitteln. Die Umsetzung neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse und die Verbesserung emissionsarmer Ausbringungstechniken sind wichtige Ansatzpunkte, um die Emissionen während der Wirtschaftsdüngerausbringung weiter zu mindern und gleichzeitig die Düngeeffizienz zu verbessern.

Herausforderung – Emissionsarme Wirtschaftsdüngerausbringung in wachsende Bestände

Neben der Einhaltung der guten fachlichen Praxis bei der Düngung formuliert die Düngeverordnung (DüV § 6 Absatz 3) Maßnahmen für eine emissionsmindernde Wirtschaftsdüngerausbringung. Eine bodennahe streifenförmige Ausbringung oder eine direkte Einarbeitung in den Boden sollen das Emissionspotenzial weiter reduzieren und mehr Nährstoffe an die Kulturpflanze bringen. Derzeit gelten Techniken wie das Schleppschlauch- oder Schleppschuhverfahren sowie die flache oder tiefe Gülleinjektion als emissionsmindernde Ausbringverfahren. Lange Sperrfristen und eine eingeschränkte Gülleausbringung im Herbst verschieben die Ausbringung zunehmend in das Frühjahr und in wachsende Bestände, sodass eine direkte Einarbeitung der Organik nicht möglich ist. Das Umweltbundesamt beschreibt die Ansäuerung von Gülle und Gärrückständen als ein vielversprechendes Verfahren, die Emissionen während der Ausbringung in wachsende Bestände maßgeblich zu senken.

Umweltbundesamt (2019) – Gutachten zur Anwendung von Minderungstechniken für Ammoniak durch „Ansäuerung von Gülle“ und deren Wirkung auf Boden und Umwelt

Modell- und Demonstrationsvorhaben „Säure+ im Feld“
                                                                                                                   

Um Perspektiven für den zukünftigen Ackerbau aufzuzeigen und die Weiterentwicklung der guten fachlichen Praxis in der Landwirtschaft zu unterstützen, hat das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) am 19. Dezember 2019 das Diskussionspapier „Ackerbaustrategie 2035“ veröffentlicht. Um die geforderten Ziele im Handlungsfeld Düngung und Klimaschutz zu erreichen, fördert das BMEL über den Projektträger der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) u. a. das Modell- und Demonstrationsvorhaben (MuD) „Ansäuerung von Gülle und
Gärrückständen während der Aufbringung in wachsende Bestände (Säure+ im Feld)“.

Arbeitsziele
Innerhalb des Bundesprogramms Nährstoffmanagement soll mit dem MuD ein wirksames Verfahren zur
Reduktion der Ammoniakemissionen und zur Steigerung der Nährstoffeffizienz organischer Düngemittel vorgestellt werden. Da die Ansäuerungstechnik bisher kaum Anwendung in der landwirtschaftlichen Praxis in Deutschland findet, hat sich das Projekt zum Ziel gesetzt, den Einsatz und die Akzeptanz des Verfahrens zu erhöhen. Zudem soll das Potenzial der Gülle- und Gärrestansäuerung während der Applikation unter Praxisbedingungen aufgezeigt sowie bestehende Umwelt- und Sicherheitsbedenken in der Praxis abgebaut werden. Ebenso soll die Wirtschaftlichkeit des Systems untersucht werden.

Projektpartner

Projektdurchführung

Die Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau Sachsen-Anhalt (LLG) hat auf drei teilnehmenden Demonstrationsbetrieben fünf Feldversuche angelegt, um die Auswirkung der Ausbringung angesäuerter Wirtschaftsdünger im Vergleich zur klassischen nicht angesäuerten Ausbringung zu untersuchen. Im Jahr 2023 liegt der Fokus auf den Kulturen Winterweizen und Mais mit den unterschiedlichen Wirtschaftsdüngerarten Rindergülle und Gärresten. Begleitende Boden-, Pflanzen- und Wirtschaftsdüngeranalysen sollen die Vorteile der Ansäuerung hinsichtlich der Stickstoffausnutzung und der Verfügbarkeit weiterer Nährstoffe abbilden. Auf Feldtagen und Informationsveranstaltungen wird über das Verfahren informiert sowie erste Ergebnisse und Erkenntnisse geteilt.

Projektlaufzeit

01.09.2022 bis 31.08.2025

Was passiert durch die Ansäuerung der Organik?

Wirtschaftsdünger enthalten hohe Mengen an Stickstoff in Form von Ammonium (NH4+) und Ammoniak (NH3). Beide Stickstoffformen stehen in einem temperatur- und pH-Wert abhängigen Gleichgewicht zueinander. Durch die Zugabe von Schwefelsäure (H2SO4) kommt es zu einer pH-Wert Absenkung und das Gleichgewicht verschiebt sich zugunsten des nicht flüchtigen Ammoniums. Auf diese Weise wird wertvoller pflanzenverfügbarer Ammoniumstickstoff in der Organik erhalten und kann nicht in Form von Ammoniak während der Ausbringung in die Umwelt entweichen. Um ein vorteilhaftes Gleichgewicht einzustellen, ist ein pH-Wert zwischen 6,0 bis 6,5 optimal. Ab diesem pH-Wert Bereich liegt der Großteil des in der Organik enthaltenen Stickstoffs in Form von Ammonium vor.

Funktionsweise der Ansäuerungstechnik

Die Schwefelsäure wird während der Ausbringung der Organik automatisch aus einem Fronttanksystem in den Güllestrom dosiert. Per Echtzeitmessung des pH-Wertes der Organik wird genau die Säuremenge hinzugefügt, die für den Ziel pH-Wert von etwa 6,4 nötig ist. Da es sich um ein geschlossenes, sich selbst regelndes System handelt, besteht für den Anwender kein direkter Kontakt mit dem Gefahrenstoff.

  1. Die Säure wird in einem an der Fronthydraulik des Ackerschleppers angebrachten Fronttanksystem mitgeführt. Neben einem IBC-Container für die Säure befinden sich in dem Fronttanksystem Tanks für Wasser und Additive.
  2. Über eine tropffreie Trockenkupplung wird der Säuretank mit dem Zuleitungssystem verbunden.
  3. In der Mischeinheit wird die Säure hinter dem Dreiwege-Hahn des Güllefasses über einen Säureinjektor optimal in den Güllestrom dosiert.
  4. Ein pH-Sensor misst den pH-Wert der Gülle in Echtzeit und führt der Gülle automatisch die benötigte Säuremenge zur Erreichung des Ziel pH-Wertes zu.
  5. Die stabilisierte Gülle wird über das Schleppschlauch- oder Schleppschuhgestänge direkt auf den Boden appliziert.
  6. Das Ansäuerungssystem ist nachrüstbar an bestehende Ausbringtechniken.
  7. Systemsteuerung ist über ISOBUS möglich.

Sicherer Umgang mit der Schwefelsäure

Eigenschaften von Schwefelsäure:

  • Summenformel: H2SO4
  • Dichte: 1,8 kg/l
  • Schwefelgehalt: ca. 0,58 kg S/l
  • Wassergefährdungsklasse (WGK): 1 (schwach wassergefährdend)

Anwendung:

  • Das Befüllen der IBC-Tanks mit Säure erfolgt über externe Dienstleister mittels Säuretankwagen direkt auf dem Betrieb (ca. 900 Liter Säure pro IBC-Tank entsprechen etwa 1.620 kg).
  • Einfache Aufnahme der IBC-Tanks in das Fronttanksystem dank integrierter Hubgabeln und Kameravorrichtung.
  • Sicheres An- und Entkoppeln der IBC-Tanks dank Trockenkupplung.
  • Vom Fronttank bis zur Mischkammer sind alle Bauteile säurebeständig.
  • Ein ADR-Sicherheitspaket an Bord gewährleistet dem Anwender einen sicheren Umgang bei Notfällen.

Transport:

  • Das Ansäuerungssystem ist im Rahmen des ADR-Übereinkommens für den Transport von Schwefelsäure zugelassen (ADR „Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße“)
  • Schwefelsäure gilt als Gefahrgut und muss beim Transport entsprechend gekennzeichnet werden.
    • Gefahrgutklasse: 8 (ätzend)
    • UN-Nummer: 1830
    • Gefahrnummer: 80
  • Für einen sicheren Transport im öffentlichen Straßenverkehr benötigt der Beförderer (Landwirt/Lohnunternehmer) einen ADR-Gefahrgutschein.

Gefahrgutkennzeichnung für den Transport von Schwefelsäure mit mehr als 51 % Säure:

Vorteile der Ansäuerung auf einen Blick

Reduktion der Ammoniakemissionen 

Die Ammonikaemissionen können um bis zu 70 % reduziert werden

  • Stickstoff verbleibt stattdessen als pflanzenverfügbares Ammonium in der Organik
  • Entlastung der Schutzgüter Luft, Gewässer, Böden

Höhere Stickstoffnutzungseffizienz 

Gesteigerte Wirksamkeit des in der Organik enthaltenen Stickstoffs

  • Mehr Stickstoff gelangt an die Kulturpflanze und dient der Pflanzenernährung
  • Mineraldünger können eingespart werden

Mehr pflanzenverfügbarer Phosphor  

Die pH-Wert Absenkung führt zu einer besseren Löslichkeit des Phosphors in der Gülle

  • Bessere Verfügbarkeit für die Pflanze   
  • Entspannung der Eutrophierungssituation    

Integrierte Schwefeldüngung 

Jeder Liter Schwefelsäure enthält etwa 0,58 kg direkt pflanzenverfügbares Sulfat

  • Beispiel: Bei einer Gülledüngung von 25 m3/ha und einer Säuremenge von 1 l/m3 werden etwa 14,5 kg S/ha ausgebracht
  • Mineralische Schwefeldünger können eingespart werden

Höhere Flächenleistung 

Gegenüber dem Schlitzverfahren sind bei vergleichbaren Effekten größere Arbeitsbreiten und höhere Flächenleistungen bei der Wirtschaftsdüngerausbringung in wachsende Bestände möglich, ohne dabei Boden und Pflanze zu beschädigen.

Höhere Erträge 

Wissenschaftliche Studien zeigen, dass die Erträge signifikant höher liegen und die Pflanzen den Stickstoff aus der Gülle besser nutzen können. 

Was ist zu beachten?

  • ADR- und Technik-Schulung
  • Anschaffungskosten für die Ansäuerungstechnik und doppelwandigen IBC-Tanks für Lagerung und Transport
  • Mehrkosten für die Schwefelsäure
  • Säuremengen variieren je nach Gülle oder Gärrest in Abhängigkeit des Ausgangs pH-Wertes und der Pufferwirkung sehr stark
  • Logistikaufwand für den An- und Abtransport der Säure-Container zum Feld
  • Kalkausgleich muss in Abhängigkeit der Bodenart beachtet werden (1 kg CaO je 1 kg H2SO4)
  • Schwefelvorrat im Boden muss beachtet werden, z.B. durch Smin-Bodenanalysen

Ansprechpartner

Alina Grabow

Tel: +49 3471 334 271  /  Fax: +49 3471 334 205
E-Mail: alina.grabow@llg.mule.sachsen-anhalt.de